淺談碳減排及大氣顆粒物

1、淺談碳減排及大氣顆粒物湖工大 輕工學(xué)部 資環(huán)學(xué)院11級(jí)【摘要】：大氣正面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題，溫室效應(yīng)、PM2.5等是近來(lái)比較受關(guān)注的有關(guān)大氣環(huán)境的名詞。本文將著重從碳減排和大氣顆粒物兩個(gè)方面簡(jiǎn)要的探討有關(guān)大氣環(huán)境的問題，使能從中找到緩解這些大氣問題的可行方案，提高空氣質(zhì)量。【關(guān)鍵詞】：大氣環(huán)境 碳減排 大氣顆粒物【引言】：有關(guān)節(jié)能減排、減少溫室氣體排放的文獻(xiàn)著作是不少的，但本文將從工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等多個(gè)方面較為全面的歸納總結(jié)與分析。對(duì)近段時(shí)間熱門的PM2.5詳細(xì)分析并提出可行的解決方法?！菊摹浚阂弧厥覛怏w的減排與資源化利用（1）農(nóng)林業(yè)的碳減排為了減緩溫室效應(yīng)，必須遏制毀林，發(fā)揮森林在控

2、制溫室效應(yīng)方面的功能。建立與完善森林資源及溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)。控制人口增長(zhǎng)，減輕人口壓力，尤其是減輕林區(qū)人口的壓力。毀林與人口增長(zhǎng)密切相關(guān)，巨大的人口壓力迫使人口涌向人口稀少的林區(qū)。發(fā)展經(jīng)濟(jì)，合理開發(fā)和利用森林資源。制定土地規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)土地永續(xù)利用。林地規(guī)劃是林業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，只有其他利用森林資源的途徑從經(jīng)濟(jì)上更合算，人們才有可能停止毀林。大量造林，擴(kuò)大森林面積。大氣CO2濃度增加同樣會(huì)影響到林齡、林分結(jié)構(gòu)，使得林木達(dá)到成熟時(shí)的年齡改變，因此，對(duì)林木的輪伐期要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)一些林分要避免其他樹種大量侵入，以減少經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)天然次生林或原始林主要應(yīng)加強(qiáng)科學(xué)管理。清潔發(fā)展機(jī)制（英文縮寫CDM）是

3、京都議定書中引入的一種靈活履約機(jī)制。CDM項(xiàng)目包括減排項(xiàng)目和碳匯項(xiàng)目。減排項(xiàng)目主要是通過(guò)改善能源利用效率、采用替代性或更新能源等項(xiàng)目活動(dòng)來(lái)減少溫室氣體的排放；CDM碳匯項(xiàng)目目前僅限于造林和再造林項(xiàng)目。林業(yè)活動(dòng)可以通過(guò)增強(qiáng)吸收匯、保護(hù)碳封存和碳替代等措施達(dá)到減排增匯的目的。保護(hù)碳儲(chǔ)存是指保護(hù)現(xiàn)有森林生態(tài)系統(tǒng)中儲(chǔ)存的碳，減少其向大氣中排放。主要措施包括減少毀林、改進(jìn)采伐措施、提高木材利用率以及有效森林災(zāi)害控制。碳替代指以耐用木質(zhì)林產(chǎn)品替代能源密集型材料，采用生物能源（如能源人工林）及采伐剩余的回收利用（如用作燃料）?！?】就減緩農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)溫室氣體排放的對(duì)策而言，一是減少現(xiàn)有的源排放量，二是加強(qiáng)匯的

4、吸收量和創(chuàng)造新的匯。對(duì)CH4適宜的農(nóng)業(yè)管理措施可以改變甲烷菌的生存環(huán)境，從而有效控制稻田CH4排放。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)N2O排放量取決于作物自身的生理特性以及土壤的氧化還原特性。由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)會(huì)強(qiáng)烈改變土壤狀況，特別是灌溉和施肥對(duì)N2O排放影響最為明顯，故人類可以通過(guò)土壤水分控制和科學(xué)施肥來(lái)減少N2O的排放。對(duì)CO2土地利用變化。培育推廣優(yōu)良品種，提高單產(chǎn)。提倡非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量資源化利用。重視土壤保護(hù)和改良。合理利用和保護(hù)草地資源。穩(wěn)定耕地控制人口。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對(duì)碳的減匯增源科學(xué)技術(shù)的研究推廣，廣泛開展國(guó)際合作交流。調(diào)整耕作制度對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)存量有較大影響，全球每年因耕作損失的碳為800Tg。中國(guó)在實(shí)行

5、秸稈還田和其他適合國(guó)情的有助于土壤固碳的措施，土壤固碳的潛力非常巨大。從農(nóng)業(yè)管理碳匯成本來(lái)看，像水管理制度的改變和增加秸稈還田比例，只是改變傳統(tǒng)的習(xí)慣和模式，本身并不要什么投入，因此，減排成本很低。關(guān)鍵是如何通過(guò)政策來(lái)引導(dǎo)農(nóng)民自覺來(lái)完成?！?】 另外，沼氣技術(shù)利用日常生活、生產(chǎn)中的有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，所產(chǎn)氣體成分以甲烷為主，使用方便，清潔無(wú)污染，其發(fā)酵殘余物可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是優(yōu)質(zhì)的肥料，而且只要原料充足，條件適宜，就可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)生產(chǎn)。利用沼氣高發(fā)熱率的特點(diǎn)，代替秸稈、薪柴和煤炭作為日常生活燃料，可以減少農(nóng)村二氧化碳、二氧化硫的排放量，凈化室內(nèi)外空氣，降低農(nóng)村居民患呼吸道疾病的發(fā)病率。因此，

6、建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣工程是解決中國(guó)農(nóng)村能源供給問題行之有效的措施之一，也有利于減少農(nóng)村地區(qū)溫室氣體和有害氣體的排放?！?】（2）交通領(lǐng)域溫室氣體的減排途徑公路運(yùn)輸節(jié)能降耗的主要途徑：降低耗油量。車身輕型化。普及小排量轎車。提高原機(jī)動(dòng)的性能。合理利用能量。采用代用燃料。開發(fā)新能源汽車。汽車運(yùn)用技術(shù)。提高公路交通設(shè)施水平。公路運(yùn)輸節(jié)能降耗的對(duì)策措施：健全法規(guī)，建立完善的運(yùn)輸車輛準(zhǔn)入與退出機(jī)制。提高汽車運(yùn)用水平，降低汽車使用能耗。加強(qiáng)路網(wǎng)建設(shè)，開展道路節(jié)能研究，降低道路使用能耗。引導(dǎo)、推廣汽車節(jié)能新技術(shù)產(chǎn)品。因地制宜地推廣代用燃料汽車?！?】在所有的消費(fèi)品中，很少有消費(fèi)品像機(jī)動(dòng)車一樣通常被可以重稅或受到

7、政府管理部門的“重點(diǎn)關(guān)照”。之所以如此，與機(jī)動(dòng)車保有量在世界各地的快速增長(zhǎng)，及其所造成的大氣污染、交通擁堵、交通事故、噪聲污染以及能源供應(yīng)安全等一系列外部不經(jīng)濟(jì)性不無(wú)關(guān)聯(lián)。目前，許多國(guó)家和地區(qū)為解決機(jī)動(dòng)車保有量增長(zhǎng)帶來(lái)的日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力，就限制機(jī)動(dòng)車擁有和控制機(jī)動(dòng)車使用出臺(tái)了許多種政策措施。一些基于道路創(chuàng)新性交通管理措施值得進(jìn)一步關(guān)注，這些政策的初衷主要是為了解決大中城市日益嚴(yán)重的交通擁堵問題，但從廣義上講，它們的實(shí)施對(duì)改善城市空氣質(zhì)量、減少交通GHG排放具有積極的意義，即具有共生效益。生物質(zhì)燃料在世界范圍內(nèi)正受到普遍重視，特別是生物乙醇燃料和生物柴油。歐洲交通部長(zhǎng)大會(huì)強(qiáng)調(diào)指出，鑒于生物燃料

8、在緩解交通能源供應(yīng)緊張局勢(shì)和減少溫室氣體排放方面的積極作用，發(fā)展生物質(zhì)燃料的政策應(yīng)該成為各國(guó)交通部門GHG減排戰(zhàn)略的重要組成部分。當(dāng)中國(guó)正在熱議何時(shí)開征燃油稅，燃油稅率如何厘定以及未來(lái)的燃油稅收入如何在不同利益集團(tuán)間分配的問題時(shí)，那些已實(shí)行燃油稅的主要發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到如何調(diào)整燃油稅稅率來(lái)幫助他們實(shí)現(xiàn)道路交通系統(tǒng)的GHG減排目標(biāo)?；诔鲂行枨蠊芾淼臏p排政策措施：轎車共乘方案彈性工作制改善駕駛習(xí)慣，倡導(dǎo)生態(tài)駕駛方法交通補(bǔ)貼政策停車收費(fèi)制度多交通模式換乘樞紐中心。為減少交通GHG排放，城市交通系統(tǒng)管理的重點(diǎn)至少應(yīng)該集中在以下三個(gè)方面：推進(jìn)交通方式轉(zhuǎn)變；加強(qiáng)土地利用和城市交通規(guī)劃的協(xié)調(diào)

9、融合以及促進(jìn)智能交通系統(tǒng)（ITS）技術(shù)的應(yīng)用推廣?！?】（3）工業(yè)領(lǐng)域溫室氣體的減排火電廠二氧化碳的減排 中國(guó)學(xué)者嚴(yán)晉躍教授最近與其他國(guó)家學(xué)者合作研究，提出了一個(gè)可以有效減少二氧化碳排放量以減緩全球氣候變暖的新方法。此方法使用可再生的生物能，并將其燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳收集和儲(chǔ)存起來(lái)，可以達(dá)到“負(fù)二氧化碳”排放的積極效果。因?yàn)槔蒙锬芩l(fā)的電和產(chǎn)生的氫，作為能源本身二氧化碳的排放量為零；與此同時(shí)，在生物能轉(zhuǎn)化為其他能源形式的過(guò)程中，會(huì)消耗生物物質(zhì)中的碳，因而可以起到持久“沉降”二氧化碳的作用。水泥廠二氧化碳的減排改變?cè)戏N類或熟料的化學(xué)成分降低熟料燒成熱耗余熱利用替代燃料減少水泥熟料用量提高水

10、泥質(zhì)量，減少水泥用量增加混凝土中摻合料的摻量，減少水泥用量提高水泥的散裝率，減少水泥的損耗降低水泥生產(chǎn)中的能源消耗對(duì)生產(chǎn)的二氧化碳進(jìn)行回收處理。鋼鐵廠二氧化碳的減排提高生產(chǎn)效率，尤其是提高能源效率。削減化石燃料消費(fèi)。尋找替代化石燃料的能源。二氧化碳的收集和儲(chǔ)存。工業(yè)鍋爐二氧化碳的減排優(yōu)化燃料供給。加強(qiáng)燃料燃燒，改善鍋爐燃燒狀況。推廣工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)。完善運(yùn)行操作。做好保溫措施。采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)?！?】（4）二氧化碳的資源化利用利用二氧化碳作為新的碳源，開發(fā)綠色合成工藝已引起普遍關(guān)注。綜合利用二氧化碳并使之轉(zhuǎn)化為附加值較高的化工產(chǎn)品，不僅為C1化學(xué)工業(yè)提供了廉價(jià)易得的原料，開辟了一條極為

11、重要的非石油原料化學(xué)工業(yè)路線，而且在減輕全球溫室效應(yīng)方面也具有重要的生態(tài)與社會(huì)意義。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們對(duì)二氧化碳性質(zhì)的深入了解，以及化工原料的改革，二氧化碳作為一種潛在的碳資源，越來(lái)越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也得到了廣泛的開發(fā)。二氧化碳不僅可應(yīng)用于無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)，還能應(yīng)用于有機(jī)化工生產(chǎn)。二氧化碳在催化劑作用下與氫氣反應(yīng)可生成甲醇、二甲醚、低碳烯烴、低碳醇等小分子物質(zhì)。還可將二氧化碳作為輔助碳源，與煤、焦炭、天然氣或油共同作為原料。利用造氣工藝實(shí)現(xiàn)二氧化碳向一氧化碳的部分轉(zhuǎn)化。此外，還能利用二氧化碳合成醇、混合燃料、酯、羧酸、胺、醛等物質(zhì)。超臨界流體萃取（SFE）是一種新發(fā)展起來(lái)的分離技術(shù)，

12、它是利用流體處于超臨界狀態(tài)時(shí)具有很強(qiáng)的溶解能力而黏度又很低的性質(zhì)來(lái)萃取分離某物質(zhì)的一種方法，具有分離效率高，可在較低溫度下進(jìn)行，適用于分離熱敏性和易氧化性物質(zhì)等特點(diǎn)。由于二氧化碳的臨界參數(shù)適宜、無(wú)毒、價(jià)廉易得、化學(xué)惰性等特點(diǎn)，使二氧化碳成為一種理想的SFE溶劑。SFE以其節(jié)能、無(wú)污染、廣泛適應(yīng)性和靈活性，已引起發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍重視。二氧化碳在碳酸飲料（如可樂）制作中的應(yīng)用已眾人皆知。隨著人民生活水平的提高，二氧化碳在食品的冷凍、保鮮、水果和蔬菜的氣調(diào)儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用也越來(lái)越多。冷凍食品以每年10%30%的速度增長(zhǎng)，這給二氧化碳提供了廣闊的用武之地。二氧化碳作為制冷劑，是利用液體或固體二氧化碳?xì)饣_(dá)到

13、制冷的作用，比機(jī)械制冷工藝簡(jiǎn)單，尤其是無(wú)毒副作用，無(wú)二次污染?！?】二，大氣顆粒物及其控制(1)大氣顆粒物簡(jiǎn)要概述PM10也稱為可吸入顆粒物，是指懸浮在大氣中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于10m的顆粒物。PM2.5也稱為細(xì)粒子，是指懸浮在大氣中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5m的顆粒物?？倯腋☆w粒物是指懸浮在大氣中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于100m的顆粒物。另外一個(gè)常用的術(shù)語(yǔ)氣溶膠，是指液相或固相微粒均勻地分散在氣體中形成的相對(duì)穩(wěn)定的懸浮體系。大氣顆粒物已成為對(duì)人體健康、環(huán)境和氣候產(chǎn)生重要影響的一種大氣污染物：對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。引起大氣能見度的降低。長(zhǎng)距離輸送引起區(qū)域性甚至全球污染。大氣顆粒物的表面還可以作為

14、大氣非均相化學(xué)反應(yīng)的界面，并攜帶污染物對(duì)全球化學(xué)物質(zhì)的地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生影響。對(duì)全球氣候產(chǎn)生重要影響。此外，大氣顆粒物還會(huì)影響自然景觀、導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量的降低等等。大氣可吸入顆粒物已經(jīng)成為影響我國(guó)城市大氣環(huán)境質(zhì)量的主要污染物。大氣顆粒物在大氣過(guò)程中的作用取決于其物理和化學(xué)性質(zhì)。事實(shí)上，顆粒物的所有的物理化學(xué)性質(zhì)都與粒徑有關(guān)，所以大氣顆粒物粒度的時(shí)空分布規(guī)律也一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。不同的地區(qū)由于污染源的不同，其大氣顆粒物粒度分布規(guī)律各異，同時(shí)其PM2.5在PM10中所占的比例也不同。細(xì)粒子的較小粒徑造成了其表面具有吸附性很強(qiáng)的凝聚核，能吸附有害氣體、重金屬離子及致癌性很強(qiáng)的苯并芘（BP）有機(jī)物等，細(xì)

15、粒子也是細(xì)菌和病毒的載體，有機(jī)粉塵為空氣中細(xì)菌和病毒提供了所必需的營(yíng)養(yǎng)和滋生場(chǎng)所。顆粒物表面還具有催化作用，能促進(jìn)大氣化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。大氣顆粒物的吸濕性與顆粒內(nèi)組分的親水性或者憎水性有關(guān)，不同濕度條件下顆粒物粒度分布不同，顆粒物的光學(xué)性質(zhì)也受影響，顆粒物吸濕性的最重要結(jié)果是云和雨的形成。大氣顆粒物的直接氣候影響取決于顆粒物的光學(xué)性質(zhì)，顆粒和光的相互作用有散射和吸收兩種方式，其效率主要由顆粒物的粒徑和化學(xué)成分決定，如水或者液滴是純的散射，而黑碳顆粒是大氣中最主要的吸收物質(zhì)。散射和吸收的總和稱作消光或者衰減，大氣能見度與顆粒物的消光性質(zhì)有關(guān)。【8】（2）粒狀物控制重力沉降室 利用粒狀物本身重力下降

16、的原理，將粒狀物于廢氣流中脫離，而達(dá)到去除粒狀物之原理，一般在去除大于粒徑100m的顆粒，首先以柱塞流模式來(lái)設(shè)計(jì)重力沉降室。旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器是利用離心力的原理將顆粒依慣性力向壁面撞擊，而滑落至底部集塵斗排出。袋濾式集塵器 袋濾式集塵器一般廣泛使用于去除粒徑在1m以上之顆粒，其去除機(jī)制有下列幾種作用情形：慣性沖擊：當(dāng)載流氣體流經(jīng)濾布時(shí)，當(dāng)流線改變方向，此時(shí)氣流上的顆粒因慣性作用，而脫離流線撞擊到濾布上，而被留置在濾布上的作用，稱之為慣性沖擊機(jī)制。直接截留：當(dāng)載流氣體的流線接近濾布時(shí)，氣流上的顆粒半徑大于氣流與濾布間的距離時(shí)，此時(shí)顆粒會(huì)因范德瓦爾力的吸引而被附著在濾布上的作用，稱之為直接截留

17、機(jī)制。重力沉降：當(dāng)顆粒大且重時(shí)，因重力作用而沉降于濾布上的作用，稱為重力沉降機(jī)制。布朗擴(kuò)散：當(dāng)顆粒粒徑很小時(shí)，因具有布朗運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)散附著于濾布上的作用，稱之為布朗擴(kuò)散機(jī)制。靜電吸附：當(dāng)顆粒表面與濾布表面具有不同的電荷時(shí)，產(chǎn)生靜電吸引力，使顆粒被吸附在濾布上的作用，稱之為靜電吸附機(jī)制。靜電集塵器 靜電集塵器收集微粒有效粒徑為0.1微米（m），其以靜電力為收集微粒的主要物理作用?！?】【結(jié)論】：我們應(yīng)從生活、工業(yè)、農(nóng)林業(yè)等各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)碳減排，并在各領(lǐng)域有效利用二氧化碳這一資源。積極應(yīng)對(duì)大氣顆粒物的控制和治理，關(guān)注我們賴以生存的大氣環(huán)境。參考文獻(xiàn)【1】唐紅俠 韓丹 趙由才等農(nóng)林業(yè)溫室氣體減排與控制技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社2009年2月68-73頁(yè)【2】唐紅俠 韓丹 趙由才等農(nóng)林業(yè)溫室氣體減排與控制技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社2009年2月100-103頁(yè)【3】朱躍釗 廖傳華 王重慶 朱廷風(fēng)二氧化碳的減排與資源化利用化學(xué)工業(yè)出版社2011年1月86頁(yè)【4】朱躍釗 廖傳華 王重慶 朱廷風(fēng)二氧化碳的減排與資源化利用化學(xué)工業(yè)出版社2011年1月92-98頁(yè)【5】馮相昭城